Исследователи сообщили на этой неделе на Слушаниях Национальной академии наук, что они продемонстрировали шаг вперед в преобразовании отбросного тепла – от промышленных дымовых труб, энергетических заводов или даже автомобильных выхлопных труб – в электричество.Работа, используя термоэлектрический комплекс, состоявший из ниобия, титана, железа и сурьмы, преуспела в том, чтобы повысить плотность выходной мощности материала существенно при помощи очень горячей неотложной температуры – до 1373 Келвин, или приблизительно 2 000 градусов по Фаренгейту – чтобы создать материал.«Большинство промышленного энергетического входа потеряно как отбросное тепло», написали исследователи. «Преобразование части отбросного тепла в полезную электроэнергию приведет к сокращению потребления ископаемого топлива и выбросов CO2».Термоэлектрические материалы вырабатывают электроэнергию, эксплуатируя поток теплового тока от более теплой области до более прохладной области, и их эффективность вычислена как мера того, как хорошо материальные новообращенные нагреваются – часто отбросное тепло, выработанное электростанциями или другими производственными процессами – во власть.
Например, у материала, который берет в 100 ваттах тепла и производит 10 ватт электричества, есть темп эффективности 10 процентов.Это – традиционный способ рассмотреть термоэлектрические материалы, сказал Чжифэн Жэнь, профессор МД Андерсона Физики в Университете Хьюстона и ведущем авторе статьи.
Но наличие относительно высокой конверсионной эффективности не гарантирует, что большая мощность произвела, который измеряет количество энергии, произведенное материалом, а не темпом преобразования.Поскольку отбросное тепло – богатое – и свободный – источник топлива, обменный курс менее важен, чем общая сумма энергии, которая может быть произведена, сказал Жэнь, который является также научным руководителем в Центре Техаса Сверхпроводимости в ММ. «В прошлом это не было подчеркнуто».В дополнение к Жэню исследователи, вовлеченные в проект, включают, Управлял Им, Юном Мао, Цин Цзе, Цзин Шуаем, Хи Сеоком Кимом, Юань Лю и Полом Ц.В. Чу, всем из ММ; Дэниел Крэемер, Линпин Цзэн и Банда Чен из Массачусетского технологического института; Юйчэн Лань из государственного университета Моргана, и Чанхуа Ли и Давид Броидо из Бостонского колледжа.
Исследователи щипнули комплекс, составленный из ниобия, железа и сурьмы, заменяющей между 4 и 5 процентов ниобия с титаном. Обработка нового комплекса во множестве высоких температур предположила, что очень высокая температура – 1373 Келвин – привел к материалу с необычно мощным фактором.«Для большинства термоэлектрических материалов коэффициент мощности 40 хорош», сказал Жэнь. «У многих есть коэффициент мощности 20 или 30».
У нового материала есть коэффициент мощности 106 при комнатной температуре, и исследователи смогли продемонстрировать плотность выходной мощности 22 ватт за квадратный сантиметр, намного выше, чем 5 – 6 ватт, как правило, произведенных, сказал он.«Этот аспект термоэлектрики должен быть подчеркнут», сказал он. «Вы не можете только посмотреть на эффективность.
Вы должны также посмотреть на коэффициент мощности и выходную мощность».